IGBT器件 物理、設(shè)計(jì)與應(yīng)用

譯者序
原書序
原書前言
作者簡(jiǎn)介
第1章 緒論
1.1 IGBT應(yīng)用范圍
1.2 基本的IGBT器件結(jié)構(gòu)
1.3 IGBT發(fā)展和商業(yè)化歷史
1.4 功率等級(jí)的擴(kuò)展
第2章 IGBT的結(jié)構(gòu)和工作模式
2.1 對(duì)稱的D-MOS結(jié)構(gòu)
2.2 非對(duì)稱的D-MOS結(jié)構(gòu)
2.3 溝槽柵IGBT結(jié)構(gòu)
2.4 透明集電極IGBT結(jié)構(gòu)
2.5 新穎的IGBT結(jié)構(gòu)
2.6 橫向IGBT結(jié)構(gòu)
2.7 互補(bǔ)的IGBT結(jié)構(gòu)
第3章 IGBT結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 閾值電壓
3.2 對(duì)稱結(jié)構(gòu)IGBT
3.2.1 阻斷電壓
3.2.2 開(kāi)態(tài)特性
3.2.3 積累電荷
3.2.4 關(guān)斷波形
3.2.5 關(guān)斷損耗
3.2.6 能量損耗折中曲線
3.3 非對(duì)稱結(jié)構(gòu)IGBT
3.3.1 阻斷電壓
3.3.2 開(kāi)態(tài)特性
3.3.3 積累電荷
3.3.4 關(guān)斷波形
3.3.5 關(guān)斷損耗
3.3.6 能量損耗折中曲線
3.4 透明集電極IGBT
3.4.1 阻斷電壓
3.4.2 開(kāi)態(tài)特性
3.4.3 積累電荷
3.4.4 關(guān)斷波形
3.4.5 關(guān)斷損耗
3.4.6 能量損耗折中曲線
3.5 SiC IGBT
3.5.1 N型非對(duì)稱SiC IGBT
3.5.2 阻斷電壓
3.5.3 導(dǎo)通電壓降
3.5.4 關(guān)斷特性
3.5.5 關(guān)斷損耗
3.6 優(yōu)化非對(duì)稱結(jié)構(gòu)SiC IGBT結(jié)構(gòu)
3.6.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.6.2 導(dǎo)通電壓降
3.6.3 關(guān)斷特性
3.6.4 能量損耗折中曲線
3.6.5 最大工作頻率
第4章 安全工作區(qū)設(shè)計(jì)
4.1 寄生晶閘管
4.2 抑制寄生晶閘管
4.2.1 深P+擴(kuò)散
4.2.2 減小柵氧化層厚度
4.2.3 空穴電流分流結(jié)構(gòu)
4.2.4 器件元胞拓?fù)?br />4.2.5 抑制閂鎖器件結(jié)構(gòu)
4.3 安全工作區(qū)
4.3.1 正偏SOA
4.3.2 反偏SOA
4.3.3 短路SOA
4.4 新型硅器件結(jié)構(gòu)
4.5 碳化硅器件
第5章 芯片設(shè)計(jì)?保護(hù)和制造
5.1 有源區(qū)
5.2 柵極壓焊塊設(shè)計(jì)
5.3 邊界終端設(shè)計(jì)
5.4 集成傳感器
5.4.1 過(guò)電流保護(hù)
5.4.2 過(guò)電壓保護(hù)
5.4.3 過(guò)溫保護(hù)
5.5 平面柵器件制造工藝
5.6 溝槽柵器件制造工藝
5.7 壽命控制
第6章 封裝和模塊設(shè)計(jì)
6.1 分立器件的封裝
6.2 改進(jìn)的分立器件封裝
6.3 基本的功率模塊
6.4 扁平封裝的功率模塊
6.5 無(wú)金屬基板的功率模塊
6.6 智能功率模塊
6.6.1 雙列直插型封裝
6.6.2 智能功率單元
6.7 可靠性
第7章 門驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
7.1 基本的門驅(qū)動(dòng)
7.2 非對(duì)稱的門驅(qū)動(dòng)
7.3 兩級(jí)門驅(qū)動(dòng)
7.4 有源柵電壓控制
7.5 可變的柵電阻驅(qū)動(dòng)
7.6 數(shù)字的門驅(qū)動(dòng)
第8章 IGBT模型
8.1 基于物理機(jī)制的電路模型
8.1.1 SABER NPT-IGBT電路模型
8.1.2 SABER PT-IGBT電路模型
8.1.3 SABER IGBT電熱模型
8.1.4 SABER IGBT1模型
8.2 IGBT模擬行為模型
8.3 模型參數(shù)提取
第9章 IGBT應(yīng)用：運(yùn)輸
9.1 汽油驅(qū)動(dòng)的汽車
9.1.1 凱特林機(jī)械點(diǎn)火系統(tǒng)
9.1.2 電子點(diǎn)火系統(tǒng)
9.1.3 點(diǎn)火IGBT設(shè)計(jì)
9.1.4 雙電壓鉗位的點(diǎn)火IGBT設(shè)計(jì)
9.1.5 智能點(diǎn)火IGBT設(shè)計(jì)
9.1.6 點(diǎn)火IGBT產(chǎn)品
9.2 電動(dòng)和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車
9.2.1 電動(dòng)汽車逆變器設(shè)計(jì)
9.2.2 電動(dòng)汽車IGBT芯片設(shè)計(jì)
9.2.3 電動(dòng)汽車再生制動(dòng)
9.3 電動(dòng)汽車充電站
9.3.1 電動(dòng)汽車充電要求
9.3.2 電動(dòng)汽車充電電路
9.4 電動(dòng)公共汽車
9.4.1 電動(dòng)公共汽車控制電路
9.4.2 電動(dòng)公共汽車充電
9.5 有軌電車和無(wú)軌電車
9.6 地鐵和機(jī)場(chǎng)火車
9.7 電力機(jī)車
9.7.1 直流電源總線
9.7.2 交流電源總線
9.7.3 多系統(tǒng)電力機(jī)車
9.8 柴油電力機(jī)車
9.9 高速電氣火車
9.9.1 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
9.9.2 IGBT模塊設(shè)計(jì)
9.10 船舶推進(jìn)裝置
9.10.1 滾裝貨輪
9.10.2 游輪
9.10.3 液化天然氣運(yùn)輸船
9.10.4 船舶電路斷路器
9.11 全電飛機(jī)
9.11.1 DC-DC轉(zhuǎn)換器
9.11.2 DC-AC逆變器
9.11.3 機(jī)電飛機(jī)舵機(jī)執(zhí)行器
9.11.4 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)
9.11.5 IGBT模塊
9.11.6 IGBT的宇宙射線失效
第10章 IGBT應(yīng)用：工業(yè)
10.1 工業(yè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)
10.2 用于電動(dòng)機(jī)控制的可調(diào)速驅(qū)動(dòng)
10.3 脈寬調(diào)制的可調(diào)速驅(qū)動(dòng)
10.3.1 脈寬調(diào)制波形
10.3.2 功率損耗折中曲線
10.3.3 功率損耗分析
10.4 工廠自動(dòng)化
10.4.1 互補(bǔ)的IGBT
10.4.2 P溝道IGBT設(shè)計(jì)
10.5 機(jī)器人
10.5.1 無(wú)電纜線的功率供給
10.5.2 工業(yè)機(jī)器人控制器
10.5.3 線性執(zhí)行器
10.5.4 可移動(dòng)的門式起重機(jī)機(jī)器人
10.6 焊接
10.6.1 巴克降壓轉(zhuǎn)換器
10.6.2 變壓器耦合供電
10.6.3 雙重效用電源
10.6.4 機(jī)器人弧焊
10.6.5 消耗性電極焊接
10.6.6 焊接用IGBT的優(yōu)化
10.7 感應(yīng)加熱
10.7.1 鍛造?退火和管狀焊接
10.7.2 流體加熱
10.7.3 金屬熔化爐
10.7.4 用于感應(yīng)加熱的IGBT設(shè)計(jì)
10.8 銑削和鉆孔機(jī)
10.8.1 高速銑削機(jī)
10.8.2 高速鉆孔機(jī)
10.8.3 高速電火花加工
10.9 軋鋼廠和造紙廠
10.9.1 金屬行業(yè)
10.9.2 紙漿和造紙工業(yè)
10.10 靜電除塵器
10.11 紡織廠
10.12 開(kāi)采和挖掘
10.13 工業(yè)用IGBT的優(yōu)化
第11章 IGBT應(yīng)用：照明
11.1 三位一體白熾燈
11.2 緊湊型熒光燈
11.2.1 緊湊型熒光燈發(fā)光原理
11.2.2 半橋鎮(zhèn)流器拓?fù)?br />11.2.3 功率晶體管的比較
11.2.4 自激鎮(zhèn)流器拓?fù)?br />11.2.5 功率因數(shù)校正
11.2.6 用于緊湊型熒光燈中的分立IGBT設(shè)計(jì)
11.2.7 用于緊湊型熒光燈中的集成IGBT設(shè)計(jì)
11.3 發(fā)光二極管
11.3.1 LED驅(qū)動(dòng)器
11.4 閃光燈
11.4.1 閃光電路
11.4.2 用于閃光燈的IGBT設(shè)計(jì)
11.4.3 專業(yè)閃光燈
11.5 氙短弧燈
11.5.1 汽車車頭燈
11.5.2 電影院放映機(jī)
11.6 頻閃成像
11.7 可調(diào)光源
11.8 快速熱退火
第12章 IGBT應(yīng)用：消費(fèi)類電子
12.1 大型家用電器
12.1.1 空調(diào)（熱泵）
12.1.2 電冰箱
12.1.3 洗衣機(jī)
12.1.4 微波爐
12.1.5 電磁爐
12.1.6 洗碗機(jī)
12.2 小型家用電器
12.2.1 便攜式電磁爐和電飯煲
12.2.2 食物處理器（攪碎機(jī)，榨汁機(jī)，混合器）
12.2.3 真空吸塵器
12.3 電視機(jī)
12.3.1 帶有陰極射線管的電視機(jī)
12.3.2 等離子電視機(jī)
12.3.3 預(yù)調(diào)節(jié)器電路
12.4 應(yīng)用于消費(fèi)類電子的IGBT優(yōu)化
12.4.1 應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的IGBT優(yōu)化
12.4.2 應(yīng)用于電磁爐的IGBT優(yōu)化
12.4.3 應(yīng)用于電視機(jī)的IGBT優(yōu)化
12.4.4 應(yīng)用于功率因數(shù)校正的IGBT優(yōu)化
第13章 IGBT應(yīng)用：醫(yī)療
13.1 X射線機(jī)
13.1.1 串并聯(lián)諧振電源
13.1.2 雙模電源
13.2 計(jì)算機(jī)斷層掃描
13.2.1 脈寬調(diào)制諧振轉(zhuǎn)換器電源
13.2.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)架中的諧振逆變器電源
13.2.3 固定機(jī)架中的諧振逆變器電源
13.3 磁共振成像
13.3.1 雙并行四象限直流斬波功率放大器
13.3.2 四并行全橋功率放大器
13.3.3 堆疊式三橋功率放大器
13.3.4 多輸出相移功率放大器
13.3.5 級(jí)聯(lián)電壓補(bǔ)償電源
13.3.6 超級(jí)電容儲(chǔ)能式電源
13.4 醫(yī)學(xué)超聲波檢查
13.4.1 超聲波檢查原理
13.4.2 脈沖電源
13.5 除顫器
13.5.1 自動(dòng)體外除顫器
13.5.2 自動(dòng)體外除顫器中的能量產(chǎn)生和脈沖形成
13.5.3 植入式心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器
13.5.4 用于外科手術(shù)的心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器
13.6 醫(yī)療同步加速器
13.6.1 CNAO勵(lì)磁線圈電源
13.6.2 群馬勵(lì)磁線圈電源
13.7 醫(yī)療激光
13.7.1 脈沖壓縮網(wǎng)絡(luò)電源
13.7.2 電容放電式電源
13.7.3 串并聯(lián)變壓器式電源
13.8 應(yīng)用于醫(yī)療的IGBT設(shè)計(jì)
第14章 IGBT應(yīng)用：國(guó)防
14.1 電力電子構(gòu)建模塊
14.1.1 PEBB-1?PEBB-2和PEBB-3
14.1.2 海上變頻器
14.1.3 并聯(lián)型有源電力濾波器
14.2 電動(dòng)軍艦
14.2.1 推進(jìn)驅(qū)動(dòng)選擇
14.2.2 海軍艦船的動(dòng)力分布
14.2.3 固態(tài)傳輸開(kāi)關(guān)
14.2.4 固態(tài)斷路器
14.3 航空母艦
14.3.1 軌道炮炮彈發(fā)射器
14.3.2 飛機(jī)發(fā)射器
14.4 核動(dòng)力與柴電潛艇
14.4.1 安靜的電驅(qū)動(dòng)
14.4.2 IGBT能量循環(huán)
14.5 軍車
14.5.1 雙向直流-直流轉(zhuǎn)換器
14.6 空軍噴氣式飛機(jī)
14.6.1 電力分布架構(gòu)
14.6.2 便攜式軌道炮
14.7 導(dǎo)彈防御
14.7.1 雷達(dá)發(fā)射機(jī)
14.7.2 速調(diào)管雷達(dá)電源
14.7.3 多普勒雷達(dá)脈沖電源
14.7.4 靈活的鏡面雷達(dá)
14.7.5 用于戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御的地面雷達(dá)
14.8 用于國(guó)防的IGBT
14.8.1 脈沖功率容量
14.8.2 可靠性
第15章 IGBT應(yīng)用：可再生能源
15.1 水力發(fā)電
15.1.1 大型電站
15.1.2 小型電站
15.1.3 分離電壓和頻率控制器
15.1.4 輔助發(fā)電單元
15.2 光伏能源
15.2.1 光伏逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
15.2.2 基于高效高可靠性逆變器概念的光伏逆變器
15.2.3 三相光伏逆變器
15.2.4 非隔離交互式光伏逆變器
15.2.5 非隔離降壓-升壓光伏逆變器
15.2.6 光伏逆變器最大功率點(diǎn)跟蹤電路
15.2.7 電流源光伏逆變器
15.2.8 三相電流源光伏逆變器
15.2.9 商業(yè)光伏轉(zhuǎn)換器
15.2.10 光伏能量存儲(chǔ)
15.2.11 應(yīng)用于光伏的IGBT
15.3 風(fēng)能
15.3.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的配置
15.3.2 基本轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
15.3.3 海上風(fēng)電安裝
15.3.4 中國(guó)沿海風(fēng)電安裝
15.3.5 歐洲沿海風(fēng)電安裝
15.3.6 單機(jī)風(fēng)電安裝
15.3.7 應(yīng)用于風(fēng)電的IGBT
15.4 波浪能
15.4.1 魚(yú)鷹波能
15.4.2 波龍能源
15.4.3 螺紋浮標(biāo)能
15.5 潮汐能
15.6 地?zé)崮?br />15.6.1 發(fā)電體系結(jié)構(gòu)
第16章 IGBT應(yīng)用：電力傳輸
16.1 高壓直流傳輸
16.2 高壓直流組件
16.3 高壓直流趨勢(shì)
16.3.1 格拉茨橋
16.3.2 基于電流源轉(zhuǎn)換器的高壓直流拓?fù)?br />16.3.3 靜態(tài)同步補(bǔ)償器
16.4 交流電力傳輸
16.4.1 靈活的交流輸電系統(tǒng)
16.4.2 靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器
16.4.3 靜態(tài)同步補(bǔ)償器
16.4.4 輕型靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器
16.4.5 在中國(guó)應(yīng)用的靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器和靜態(tài)同步補(bǔ)償器
16.4.6 城市的靜態(tài)同步補(bǔ)償器設(shè)計(jì)
16.5 高壓直流背靠背轉(zhuǎn)換器
16.6 離岸電力傳輸
16.6.1 石油鉆井平臺(tái)的電力傳輸
16.6.2 風(fēng)電場(chǎng)輸電
16.7 優(yōu)質(zhì)電力園區(qū)
16.8 應(yīng)用于電力傳輸?shù)腎GBT設(shè)計(jì)
第17章 IGBT應(yīng)用:金融
17.1 電源設(shè)備
17.2 電源可靠性和質(zhì)量
17.3 動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器
17.4 不間斷電源
17.4.1 富士電機(jī)公司的200kV?A不間斷電源
17.4.2 藤倉(cāng)公司的10kV?A不間斷電源
17.4.3 東芝公司的500kV?A不間斷電源
17.4.4 湯淺公司的3kV?A不間斷電源
17.4.5 大金公司的不間斷電源
17.4.6 單級(jí)不間斷電源拓?fù)?br />17.4.7 無(wú)變壓器的300kV?A不間斷電源
17.5 優(yōu)質(zhì)的電力園區(qū)
17.6 應(yīng)用于不間斷電源的IGBT設(shè)計(jì)
第18章 IGBT應(yīng)用：其他
18.1 智能家居
18.1.1 智能插座和智能開(kāi)關(guān)
18.1.2 智能功率模塊
18.2 打印和復(fù)印機(jī)
18.3 感應(yīng)電力傳輸
18.3.1 舞臺(tái)照明
18.3.2 嵌入式電動(dòng)車充電器
18.4 機(jī)場(chǎng)安全X射線掃描儀
18.5 脈沖電源
18.5.1 馬克思高壓脈沖發(fā)生器
18.5.2 離子注入
18.6 粒子物理
18.6.1 斯坦福直線加速器
18.6.2 國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)
18.6.3 費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室主注入機(jī)
18.6.4 日本強(qiáng)子設(shè)施
18.6.5 歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)
18.7 脈沖激光器
18.8 食品殺菌
18.9 水處理
18.9.1 殺菌
18.9.2 海水淡化
18.9.3 污水處理
18.9.4 水管的污染
18.10 石油開(kāi)采
18.10.1 油管加熱
18.10.2 海下石油開(kāi)采
18.10.3 阿薩巴斯卡油砂
18.11 石油化工裝置
18.12 天然氣液化
18.13 超導(dǎo)磁存儲(chǔ)
18.14 核聚變能量
18.15 備用發(fā)電機(jī)
18.16 過(guò)山車
18.17 美國(guó)國(guó)家航空航天局
18.17.1 航天飛機(jī)主發(fā)動(dòng)機(jī)推力控制
18.17.2 航天飛機(jī)軌道機(jī)動(dòng)系統(tǒng)
18.17.3 國(guó)際航天飛機(jī)配電
18.17.4 航天飛機(jī)動(dòng)力分布
18.17.5 載人星際任務(wù)
18.17.6 低溫電力電子
18.17.7 IGBT故障分析
第19章 IGBT社會(huì)影響
19.1 電子點(diǎn)火系統(tǒng)
19.1.1 燃油節(jié)省
19.1.2 消費(fèi)者成本節(jié)省
19.1.3 二氧化碳減排
19.2 可調(diào)速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)
19.2.1 電能節(jié)省
19.2.2 電力成本節(jié)省
19.2.3 二氧化碳減排
19.3 緊湊型熒光燈
19.3.1 電能節(jié)省
19.3.2 電費(fèi)節(jié)省
19.3.3 二氧化碳減排
第20章 總述
20.1 最先進(jìn)的IGBT產(chǎn)品
20.2 寬禁帶半導(dǎo)體器件
20.2.1 成本分析
附錄 英文縮略語(yǔ)表